网易12月20日讯：聚阴离子电解质离子化海水淡化赋予的持续太阳能界面蒸发性能

研究概述

太阳能蒸发有助于可持续和不污染环境地从海水和废水中生产淡水。 然而，传统蒸发器在实际盐水处理过程中析出的盐晶体严重阻碍了光吸收和蒸气扩散，大幅降低海水淡化效率，使得稳定高效的长期海水淡化难以实现。 虽然目前已有研究通过机械清理和调控水运路径控制盐结晶区域的方法减小盐结晶对蒸发器性能的影响，但并未阻止盐离子进入蒸发器，长期海水淡化的耐盐性依然较差。 因此需要寻找一种从根本上阻止盐离子进入蒸发器，以实现长期稳定海水淡化的方法。 近日，上海应用技术大学吕凤勇副教授课题组在《 Advanced Materials 》 (IF=27.4 是一本备受瞩目的材料科学领域国际顶级期刊 ) 上在线发表题目为 “Polyanionic Electrolyte Ionization Desalination Empowers Continuous Solar Evaporation Performance” 的研究成果，针对太阳能蒸发器在实际海水淡化过程中盐晶体析出问题，利用聚阴离子电解质功能化策略，实现优异的均匀脱盐性能，证明了聚阴离子电解质功能化作为排盐策略对高性能太阳能海水淡化技术和其他技术的发展具有卓越的益处。吕凤勇副教授为论文第一作者、研究生苗洁、王忠禹、胡静教授和爱丁堡大学 Daniel Orejon 老师作为本文通讯作者。 (https://doi.org/10.1002/adma.202410290)

研究成果

1 、合理的结构设计实现高效光吸收和水输送

2 、不同输水策略对盐结晶的调控

3 、利用 Donnan 平衡实现盐离子调控

4 、稳定高效的海水淡化

5 、户外实际环境下的海水淡化

总结与展望

针对太阳能蒸发器在实际海水淡化过程中盐结晶问题，部分研究采用额外的物理方法除盐，或通过调控盐结晶区域对蒸发器性能的影响，但长期海水淡化性能依然较差。本研究巧妙地通过在 SHiCF-GO 倒圆锥蒸发器骨架表面沉积聚阴离子聚电解质，利用 Donnan 平衡从水运路径抑制主体水中盐离子向蒸发界面的输运，避免在海水淡化过程中的盐结晶。通过系统的实验，验证了其在模拟海水，实际海水以及户外条件下的蒸发排盐稳定性。为简单，经济地实现海水淡化并在其过程中保持蒸发性能的稳定提供了一种新思路。（本刊有删节）